Banyak orang belum sepenuhnya memahami perbedaan berbagai teknologi filtrasi membran. Pada artikel kali ini kami akan memberikan penjelasan detailnya.
Selain menghilangkan kation dan anion (yaitu desalinasi), reverse osmosis (RO) juga dapat menghilangkan berbagai macam kontaminan, oleh karena itu ini dianggap sebagai jenis filtrasi. Kisaran pengotor yang dihilangkan dengan RO, nanofiltrasi (NF), ultrafiltrasi (UF), mikrofiltrasi (MF), dan filtrasi konvensional (CF) ditunjukkan pada Gambar 1, sedangkan ukuran zat umum dapat dilihat pada Tabel 2.
Osmosis balik (RO), nanofiltrasi (NF), mikrofiltrasi (MF), dan ultrafiltrasi (UF) adalah jenis filtrasi-aliran silang. Selama proses, air umpan dibagi menjadi aliran permeat (air produk) dan aliran konsentrat yang mengandung zat terlarut pekat atau partikel tersuspensi, dengan sebagian besar zat terlarut dan pengotor terbawa dalam konsentrat (lihat gambar di bawah).
Sebaliknya, filtrasi konvensional memungkinkan air mengalir langsung melalui media filter (seperti lapisan filter atau membran), di mana kotoran tertahan di dalam atau di dalam media (lihat gambar di bawah).
Berdasarkan informasi dari gambar di atas, kami dapat merangkum karakteristik berbagai teknologi filtrasi membran:
1.Mikrofiltrasi (MF)
Menghilangkan partikel berukuran sekitar 0,1–1 μm. Terutama digunakan untuk menghilangkan bakteri, padatan tersuspensi, dan materi koloid. Padatan terlarut dan molekul besar dapat melewatinya. Tekanan pengoperasian biasanya sekitar 0,07 MPa.
2.Ultrafiltrasi (UF)
Menghilangkan partikel yang lebih besar dari sekitar 0,002–0,1 μm. Terutama digunakan untuk menghilangkan koloid, protein, padatan tersuspensi, dan mikroorganisme. Mampu menolak zat dengan berat molekul (MWCO) di atas 1.000–100.000 sambil membiarkan padatan terlarut dan molekul kecil lewat. Tekanan operasi umumnya berkisar antara 0,1 hingga 0,7 MPa.
3.Nanofiltrasi (NF)
Dinamakan karena kemampuannya menghilangkan partikel sekitar 1 nm (0,001 μm). Biasanya menghilangkan zat organik dengan berat molekul di atas 200–400, dengan laju desalinasi 20%–98%. Penghilangan ion monovalen berkisar antara 20%–98%, sedangkan ion divalen dapat dihilangkan dengan laju yang lebih tinggi yaitu 90%–98%. Cocok untuk menghilangkan pewarna, karbon organik total (TOC), dan kekerasan. Tekanan operasi biasanya berkisar antara 0,35 hingga 1,6 MPa.
4.Osmosis Balik (RO)
Menghilangkan partikel sekecil 0,0001 μm dan zat organik dengan berat molekul di atas 150–200. Tingkat desalinasi bisa melebihi 95%, menjadikannya metode pra-pengolahan utama untuk air-bersalinitas tinggi dan salah satu teknologi pengolahan air tercanggih saat ini. Penerapannya semakin luas. Tekanan operasi umumnya berkisar antara 1,4 hingga 6,0 MPa.
Membran reverse osmosis (RO) tidak hanya menawarkan tingkat desalinasi yang tinggi tetapi juga berfungsi sebagai filter yang sangat presisi. Ukuran pori efektifnya bisa lebih kecil dari 0,001 μm (diameter rambut manusia lebih dari 30 μm), memungkinkan sistem RO menghilangkan padatan tersuspensi halus, bakteri, endotoksin, dan kontaminan lainnya. Namun, perlu dicatat bahwa pori-pori secara fisik sebenarnya tidak ada pada membran RO; pori-pori seperti itu belum pernah diamati, bahkan di bawah-mikroskop pembesaran tinggi. Hal ini membuat filtrasi RO secara mendasar berbeda dari proses dengan pori-pori membran sejati, seperti ultrafiltrasi.
Gambar tersebut mengilustrasikan bagaimana air melewati membran RO. Hal ini menunjukkan bahwa selama filtrasi, air mengalir melalui hampir seluruh permukaan membran, dan kecepatan aliran utama di dekat permukaan membran pada dasarnya sama dengan aliran permeat sebenarnya yang melalui membran.
Saat air melewati pori-pori membran ultrafiltrasi (UF), total luas penampang pori-pori tersebut jauh lebih kecil dibandingkan keseluruhan permukaan membran. Akibatnya, air di dekat permukaan membran UF dipaksa melewati pori-pori di bawah tekanan, menyebabkan kecepatan aliran melalui setiap pori menjadi jauh lebih tinggi daripada kecepatan aliran utama di dekat permukaan membran.
Untuk proses RO dan UF, saat air meresap melalui permukaan membran, partikel tersuspensi dan kotoran lainnya dalam air umpan tertahan di permukaan membran. Aliran permeat yang terus menerus memberikan gaya pada kontaminan ini, mencegahnya kembali-memasuki aliran utama yang bergerak sejajar dengan permukaan membran. Agar kontaminan kembali ke aliran utama, gaya geser aliran paralel sepanjang permukaan membran harus mengatasi gaya geser air yang merembes. Hal ini menjelaskan mengapa mempertahankan laju aliran air umpan tertentu sangat penting untuk sistem RO. Namun, pada membran UF, kecepatan lokal melalui pori-pori sangat tinggi, dan pergeseran aliran paralel di dekat permukaan membran tidak cukup untuk mencegah sisa kontaminan pada membran.
